Il cambiamento climatico: le attività di ARPA Piemonte su stato, impatti e risposteConferenza al Museo Regionale di Scienze Naturali, Torino - 13 giugno 2011

Enrico Enrico RivellaRivellaArpa Piemonte, Ambiente e Natura

Sperimentazioni e proposte di Sperimentazioni e proposte di monitoraggio degli effetti della monitoraggio degli effetti della variabilitvariabilitàà climatica sulla climatica sulla biodiversitbiodiversitàà regionaleregionale

UnUn’’elevata proporzione elevata proporzione di specie ha gidi specie ha giàà iniziato iniziato a rispondere al recente a rispondere al recente cambiamento climaticocambiamento climatico

Studio diStudio di ParmesanParmesan2003 2003 su su Science:Science:specie specie ““impronta impronta digitaledigitale”” del del cambiamento climaticocambiamento climatico

Cambiamenti nella distribuzioneCambiamenti nella distribuzione

LycaenaLycaena tityrustityrusespansione a N e contrazione a Sespansione a N e contrazione a S

Cambiamenti nella fenologiaCambiamenti nella fenologia

Disaccoppiamenti spazialiDisaccoppiamenti spaziali

Asincronie temporaliAsincronie temporali

PierisPieris rapaerapae

anticipa di 11 giorni il periodo anticipa di 11 giorni il periodo di volodi volo

BoloriaBoloria titaniatitania e e PolygonumPolygonum

bistortabistorta

1. Diversa temporizzazione delle fasi vitali 2. Modifica dei periodi di migrazione 3. Allungamento del periodo vegetativo4. Alterazione dei rapporti di competizione per desincronizzazioni e

disaccoppiamenti nell’interazione tra specie (mismatch)5. Invasione di specie adattate a climi più caldi6. Spostamento in quota e verso latitudini nord di specie

vegetali ed animali sensibili a stress termico7. Adattamenti fisiologici, morfologici e comportamentali8. Variazione di densità delle popolazioni e possibili estinzioni locali

RISPOSTE BIOLOGICHE AD UN INCREMENTO DELLA TEMPERATURA

PRESUPPOSTI per UNA RETE DI MONITORAGGIODEGLI EFFETTI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO SULLA BIODIVERSITA’(Conferenza nazionale 2007 sui cambiamenti climatici)Selezione di metriche meteorologiche appropriateIdentificazione di indicatori ecologici precoci del cambiamento climatico (early warning system) Raccolta e omogeneizzazione base – dati disponibili Confronto con dati storiciMonitoraggio a lungo termineInterdisciplinarietà+Necessità di copertura dei diversi macrosettori ecosistemici e approcci differenziati alle loro caratteristiche (ruolo delle aree protette)

AMBIENTE ALPINO

•Basse temperature

• Elevata quantità di radiazioni solari

• Aumento delle precipitazioni con l’altitudine

• Forte ventoAltopiano di Cimalegna –Massiccio del M.Rosa(Alagna Valsesia - VC) sede dell’Istituto Scientifico Angelo Mosso

Collaborazione conDIVAPRA-Chimica Agraria e PedologiaLaboratorio Neve e Suoli Alpini e Dip. Biologia Vegetale dell’Università di Torino

Progetto EU-INTERREG “BIODIVERSITA’: UNA RISORSA DA CONSERVARE”, PROGRAMMA TRANSFRONTALIERO Italia-Svizzera 2007-2013 – coordinato da Provincia di Verbania.

Collaborazione con DIVAPRA-Chimica Agraria e Pedologia e Dip. Biologia Vegetale dell’Università di Torino

ARPA Piemonte: “Adattamento degli ecosistemi alpini e prealpini al cambiamento climatico”

•Ambiente e Natura

•Sistemi di Previsione

•Dipartimento del Verbano, Cusio, Ossola

Migrazione altitudinale di specie termosensibili

Vallone del Vannino (Val Formazza)

Vallone San Bernardo (Val Bognanco)

Migrazione altitudinale di specie termosensibili

Nuove comunitàNuove comunitàModificazione della forma e grandezza degli areali delle specie alpine e nivali

Slittamento altitudinale delle fasce bioclimatiche

Migrazione delle specie verso quote più elevate

Migrazione delle specie verso quote più elevate

EstinzioneEstinzioneImpossibilità di risalita e sostituzione

con specie più competitive provenienti dal basso

Aster alpinus

Hieracium villosum

Dryas octopetala

Rilievo in due transetti su gradiente altitudinale da 1600 a 2600 m di:• flora• mesofauna del suolo • parametri pedologici: pH, tessitura, C, N, • parametri fisici: analisi manto nevoso, temperatura del suolo e aria (1.5 m) con data-logger. • rilievi dendrometrici nella zona di contesa (limite superiore degli alberi)

i

Protocollo integrato

Plot per il rilievo floristico

FLORA

PEDOFAUNA

La ricchezza in forme biologiche a differente grado di adattamento della fauna dei suoli alpini è inversamente correlata a situazioni di stress o degrado.

ARPA Piemonte:

Dipartimento di VerbaniaDipartimento di NovaraDipartimento di CuneoDipartimento di Torino

FBT e quota

0

2

4

6

8

10

12

T5 T1 P2 T2 P3 T3 P4 T4 P5 T52400

2450

2500

2550

2600

2650

2700

2750

2800

2850

2900

FBT quota

Forme Biologiche Totali e quota ad Alagna

Torbiere alpine

OBIETTIVI Monitorare l’evoluzione delle torbiere alpine

Valutare eventuali trend di alterazione delle comunità vegetali Valutare la dinamica di carbonio e azoto nel

suolo Stimare il contributo al sequestro

o al rilascio di CO2

Correlare i dati vegetazionali e pedologici acquisiti alla distribuzione del lepidottero Colias palaeno (indicatore climatico)

Studio comunità Odonati

Le torbiere oligotrofiche sono ambienti relitti, ricchi di specie rare ed estremamente vulnerabili (briofite, ciperacee, relitti di flora artico-alpina), molto sensibili a variazioni di temperatura e di apporto idrico. Obiettivo del Piano d’Azione sul Cambiamento Climatico delle Alpi : Preservare le torbiere come pozzi di assorbimento di CO2 e serbatoi di biodiversità

Carex pauciflora

La Balma (Formazza), 2050 m s.l.m.

San Bernardo, Bognanco, 1600 m s.l.m.

Torbiera San Bernardo

0-20 cm; 50 cm (35 punti)

Corg, Ntot, pH, umidità, emissioni invernali CO2

Sphagnum magellanicum

3.

Contenuto di carbonio nei primi 20 cm della torbiera di San Bernardo

Range: 150-470 g kg-1

Contenuto di azoto nei primi 20 cm della torbiera di San Bernardo

Range: 10-20 g kg-1

Stock di C e N in torbiera

Incremento durante la fusione

Risposte ecologiche differenti per i due siti

in funzione della microtopografia e del

tenore di acqua

basehummock

H max30 cm

Emissioni invernali di CO2

Flussi istantanei di CO2 attraverso il manto nevoso nelle torbiere

Dipartimento del Verbano Cusio Ossola

Odonati

dubiaLeucorrhinia

sanguineumSympetrum

quadrimaculataLibellula

alpestrisSomatochlora

arcticaSomatochlora

junceaAeshna

cyaneaAeshna

puellaCoenagrion pumilioIschnura

alpestrisSomatochlora

junceaAeshna

SPECIE TROVATE

San Bernardo La Balma

OBIETTIVI ANNO IN CORSO:stima abbondanza

Somatochlora arctica

Altre specie osservate alla torbiera della Balma

Tritone alpino Mesotriton alpestris

Rana temporaria Rana Temporaria Cervo europeo Cervus elaphus

Progetto Progetto InterregInterreg Italia Italia –– Svizzera (2009Svizzera (2009--2012)2012)BiodiversitBiodiversitàà: una ricchezza da preservare: una ricchezza da preservare

Strategie di conservazione degli ecosistemi alpini e prealpini aStrategie di conservazione degli ecosistemi alpini e prealpini attraverso ttraverso taxataxa guida: le farfalle diurneguida: le farfalle diurne

Laboratorio di Zoologia Laboratorio di Zoologia Dipartimento di Biologia Animale e dellDipartimento di Biologia Animale e dell’’UomoUomo

Via Accademia Albertina 13 Via Accademia Albertina 13 –– TorinoTorino MaculineaMaculinea alconalcon

ColiasColias palaenopalaeno

Due specie Due specie modellomodello entrambeentrambe::

•• specialistespecialiste

•• univoltineunivoltine

•• vulnerabilivulnerabili aiai cambiamenticambiamenti didi habitathabitat

•• minacciateminacciate in in tuttatutta EuropaEuropa

•• adatteadatte a a studiarestudiare effettieffetti direttidiretti e e indirettiindiretti deideicambiamenticambiamenti climaticiclimatici

Lepidotteri

• Germania (2007)N=123

• Sopravvivenza (da uovo a III stadio larvale) = 7.3%

• Uova non schiuse = 32%

DATA by Dolek et al.

• Germania (2007)N=123

• Sopravvivenza (da uovo a III stadio larvale) = 7.3%

• Uova non schiuse = 32%

DATA by Dolek et al.

ColiasColias palaenopalaeno

• Italia (2009)N=104

• Sopravvivenza (da uovo a III stadio larvale) = 13.3%

• Uova non schiuse = 45%

DATA by Bonelli et al.

• Italia (2009)N=104

• Sopravvivenza (da uovo a III stadio larvale) = 13.3%

• Uova non schiuse = 45%

DATA by Bonelli et al.

Baviera Baviera -- 1400 m1400 m Alpi Italiane Alpi Italiane -- 2300 m 2300 m

ObiettiviObiettivi

Capire quali parametri influenzano Capire quali parametri influenzano la sopravvivenza larvalela sopravvivenza larvale

IpotesiIpotesi I: la I: la strutturastruttura del microhabitatdel microhabitat

IpotesiIpotesi II: la II: la palatabilitpalatabilitàà e e ilil valorevalorenutrizionalenutrizionale delladella piantapianta ospiteospite

50% delle popolazioni estinte negli ultimi 20 anni nel Sud 50% delle popolazioni estinte negli ultimi 20 anni nel Sud della Germaniadella Germania

i)i) Le foglie a disposizione dei bruchi che raggiungono il terzo staLe foglie a disposizione dei bruchi che raggiungono il terzo stadio prima dio prima dello svernamento presentano un contenuto di polifenoli dello svernamento presentano un contenuto di polifenoli

significativamente inferiore rispetto agli altri (II: secondo stsignificativamente inferiore rispetto agli altri (II: secondo stadio; III: adio; III: terzo stadio) terzo stadio)

ii)ii) Il contenuto di polifenoli aumenta significativamente allIl contenuto di polifenoli aumenta significativamente all’’interno della interno della finestra temporale che i bruchi hanno a disposizione prima dellofinestra temporale che i bruchi hanno a disposizione prima dello

svernamentosvernamento

ColiasColias palaenopalaeno

Nel corso degli anni 2009 e 2010 sono stati Nel corso degli anni 2009 e 2010 sono stati raccolti con lo stesso protocollo i dati su raccolti con lo stesso protocollo i dati su

MaculineaMaculinea alconalcon e e GentianaGentianapneumonanthepneumonanthe in due sitiin due siti

CaseletteCaseletteCaselette

MottaroneMottaroneMottarone

25 30 35

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Temperature

Pro

porti

on o

f ind

ivid

uals

CaseletteCaselette

22 24 26 28 300.

00.

20.

40.

60.

81.

0Temperature

Pro

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MottaroneMottarone

MaculineaMaculinea alconalcon

A A CaseletteCaselette, la presenza di boccioli in fase ottimale e il picco di volo di, la presenza di boccioli in fase ottimale e il picco di volo diMaculineaMaculinea alconalcon presentano una scarsa sovrapposizionepresentano una scarsa sovrapposizione

M. alcon / G. pneumonanthe - Totale individui / boccioli apice - Caselette 2009

0

10

20

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23/07

/09

27/07

/09

31/07

/09

04/08

/09

08/08

/09

12/08

/09

16/08

/09

20/08

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24/08

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Data

Boc

ciol

i (n)

0

5

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Cat

ture

(n)

Boc post

Boc OK

M.alcon

MaculineaMaculinea alconalcon / / GentianaGentiana penumonanthepenumonantheCaseletteCaselette

M. alcon / G. pneumonanthe - Totale individui / boccioli apice - Valle Scoccia 2009

0

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/0913/0

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15/07

/0918/0

7/09

19/07

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/07/09

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/07/09

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Data

Boc

ciol

i (n)

0102030405060708090

Indi

vidu

i (n)

Boc OK

Boc Post

M. alcon

MaculineaMaculinea alconalcon / / GentianaGentiana penumonanthepenumonantheMottaroneMottarone

Transetto Quota Habitat

TB 22 1260 m Radure di Faggeta

TB 23 1650 m Vaccinio – Rodereto

TB 24 1730 m Vaccinio – Rodereto

TB 25 1750 m Prati allagati

TB 26 1900 m Macereto subalpino

TB 27 1810 m Junipero – rodoreto

TB 28 1760 m Pascolo a F. paniculata

Confronto temporale tra censimenti Confronto temporale tra censimenti di comunitdi comunitàà a a ValdieriValdieri (CN)(CN)

Introduzione Area di Studio Introduzione Area di Studio Metodi Risultati CoMetodi Risultati Conclusioni nclusioni

Fotografie aereeFotografie aeree19781978

OrtofotoOrtofoto 20002000 e e 20062006

Repertorio Cartografico Regione Piemonte

Portale Cartografico Nazionale

1978

1978

Alpe DeveroRilievi di fenologia riproduttiva, vegetativa, indici di rinverdimento, biomassa e LAI in un plot a lato della stazione meteo Arpa.

Rilievo fenofasi di 5 specieerbacee rappresentative delle forme biologiche del prato-pascolo con applicazione protocolli PHNOALP – Arpa Valle d’Aosta

Fenologia vegetale in ambiente alpino

Collaborazione con Dipartimento di Biologia Collaborazione con Dipartimento di Biologia Vegetale dellVegetale dell’’UniversitUniversitàà di Torino per di Torino per alpplicazionealpplicazione protocolli del progetto protocolli del progetto PHENOALP PHENOALP –– Arpa Valle dArpa Valle d’’AostaAosta

Devero (1644 m slm)

1.Fenologia

NivometriI dati dei nivometri delle reti regionali possono fornire dati fenologici, relativi alle modalità di accrescimento delle specie vegetali.

TaxaCorylus avellana L. Platanus spp. Betula spp.Castanea sativa Miller

Dati delle stazioni di • Omegna (VB) 2003-2009

Scelta parametri di pollinazioneInizio, durata e fine del Periodo Principale di Pollinazione (PPP)Concentrazione del picco massimo (max) e data del picco maxConcentrazione totale annuale (Pollen Index)

•Visp (Svizzera) 2000-2009

Pollini

Pollini al microscopio ottico

Analisi di correlazione statistica tra i dati meteorologici (T eprecip) e pollinici

Influenza dei parametri meteo sul Corylus Somma termicaAnalisi della correlazione«Chilling and heat requirements» (esigenza del freddo per superare il periodo di dormienza del seme)

Avifauna migratoria

Collaborazione con Ente Parchi del Lago Maggiore, partner del progetto, che gestisce il Centro Studi della Migrazione di Fondotoce – Verbania (VB)

Centro studi della Migrazione della Riserva di Fondotoce

OBIETTIVI

Identificazione delle variabili atmosferiche che influenzano la migrazione attraverso:

1a) Analisi della relazione tra le condizioni meteorologiche nell’area di studio e l’abbondanza delle specie in sosta;

1b) Verifica della relazione tra l’abbondanza delle specie in sosta e le condizioni meteorologiche relative a aree di provenienza delle specie osservate

Studio della fenologia migratoria attraverso:

2a) Valutazione di eventuali variazioni negli anni (10 anni di dati);

2b) Analisi degli effetti degli impatti climatici sulla fenologia migratoria, considerando il North Atlantic Oscillation Index (NAO) e il Sahel Rainfall Index(SRI).

Studio di 2 zone paludose situate all’interno del Centro Cicogne e Anatidi di Racconigi (CN)

Gruppo di ricerca di Ecologia Animale del Gruppo di ricerca di Ecologia Animale del DipDip.Biologia Animale e dell.Biologia Animale e dell’’uomo uomo delldell’’UniversitUniversitàà di Torinodi Torino

Applicazione sperimentale di modelli bioclimaticisu scenari previsionali futuri Modello di nicchia ecologica BIOMOD (Guisan e Thuiller, 2000) + valutazione stock di C con modello CENTURY,

in collaborazione con l’Università della Sapienza (Roma) e dellaTuscia.Analisi di 80 rilievi floristici e 278 campioni di suolo (TOC, TN, pH, Tessitura, bulk density) (Di.Va.P.R.A.).

Modello di idoneità ambientale per la pernice bianca (Arpa)

Pernice bianca (Lagopus mutus )

CONCLUSIONI

CREARE UNA RETE DI MONITORAGGIOSTRUTTURATA SUL TERRITORIO REGIONALE (AREE PROTETTE)

PROTOCOLLI DI MONITORAGGIO INTEGRATI TRA VARIE DISCIPLINE

GARANTIRE LA CONTINUITA’ NEL TEMPO DEI MONITORAGGI INTEGRATO

Dal 2008: “Ambienti d’alta quota delle Alpi Nord-Occidentali” (19)

LTER – ItalyLong Term Ecological Research

www.lteritalia.it